ADAPTATION A L`EXERCICE MUSCULAIRE

MECANISMES PHYSIOLOGIQUES
D’ADAPTATION A L’EXERCICE
MUSCULAIRE
A.W. KEDRA
Service d’Explorations Fonctionnelles - Hôpital Lariboisière
ADAPTATION A L’EXERCICE MUSCULAIRE
EXERCICE MUSCULAIRE (E.M.) -
GENERALITES (1)
ACTIVITE MUSCULAIRE :
• volontaire (consciente)
• inconsciente (réflexe, sous corticale)
MUSCLES
• striés : squelettiques, cardiaque
• lisses
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ADAPTATION A L’EXERCICE MUSCULAIRE
EXERCICE MUSCULAIRE -
GENERALITES (2)
TYPE DE CONTRACTION MUSCULAIRE
• statique = isométrique (« handgrip »)
• dynamique = isotonique
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ADAPTATION A L’EXERCICE MUSCULAIRE
EXERCICE MUSCULAIRE DYNAMIQUE
Types :
W
triangulaire
W
t
rectangulaire
t
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ADAPTATION A L’EXERCICE MUSCULAIRE
E.M. DYNAMIQUE TRIANGULAIRE
SUR TAPIS ROULANT
Pente (%)
PROTOCOLE BALKE
Vitesse constante 3,4 miles/h
Temps (min)
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ADAPTATION A L’EXERCICE MUSCULAIRE
VOIES METABOLIQUES en f ° de TYPE D’EXERCICE
ADAPTATION A L’EXERCICE MUSCULAIRE
EXERCICE MUSCULAIRE =
• le plus puissant stimulus physiologique,
• sollicitant plusieurs organes et systèmes,
• permettant d’évaluer les performances ph.,
• déceler de nombreuses pathologies …
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MODIFICATIONS PHYSIOLOGIQUES
• hémodynamiques (centrale, périphérique)
• respiratoires
• hématose
• métaboliques
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ADAPTATION A L’EXERCICE MUSCULAIRE
MAIS QU’ELLE QUE SOIT L’EFFICACITE
DE CES MECANISMES D’ADAPTATION
• hémodynamiques
• respiratoires
• hématose
• métaboliques
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Limite :
consommation maximale d’oxygène VO2 Max.
= quantité maximale d’O2 utilisable par l’organisme,
conditionnant la performance physique,
pour les exercices de plus de 2 - 3 min.
VO2 = Qc x DAV
VO2 = Qc x (CaO2 – CvO2)
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HEMODYNAMIQUE CENTRALE
Modifications du débit cardiaque (Qc)
↑↑↑ débit cardiaque :
Qc = FC x VES
↑↑↑ FC x 4 à 5 (FCMT = 220 - l’âge)
↑ VES + 50% (en orthostatisme)
↑↑↑ retour veineux
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HEMODYNAMIQUE PERIPHERIQUE
Modifications des débits artériels périphériques
↑↑↑ - territoires musculaires actifs
↑↑↑ - muscles respiratoires
↑↑↑ - myocarde
↓↓ - territoires hépato-splanchnique
↓ - rénal
↓ - cutané (au début) puis ↑↑↑ (T° rég.)
= - encéphalique
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PRESSION ARTERIELLE SYSTEMIQUE
↑↑↑ PAS jusqu’à 230 mm Hg
=
PAD (±
± stable)
↑↑↑ PA différentielle (ou pulsée)
PA différentielle = PAS – PAD
↑
PAM
= PAD + 1/3(PAS - PAD)
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RESISTANCES HEMODYNAMIQUES
↓↓ Rh = PAM/Qc
car PAM ↑
et Qc ↑↑↑
donc Rh ↓↓
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PRESSION ARTERIELLE PULMONAIRE
↑ modérée PAP
↑ modérée PCP
→ meilleure perfusion pulmonaire.
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PERFUSION PULMONAIRE
en fonction des pressions : intra alvéolaire et hémodynamiques
%Q
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COMMANDES NERVEUSES
↑ FC (juste avant et au tout début de l’EM,
due à l’activation des centres bulbaires)
↑ stimulation ∑
↓ p∑
∑
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COMMANDES HORMONALES
↑ catécholamines circulantes
COMMANDES METABOLIQUES
↓↓↓ Rh muscles actifs VD due à :
↓ pO2 et pH,
↑ PCO2, adénosine, …
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!
Les substances VD soustraient les vaisseaux
des territoires actifs aux influences
vasomotrices générales notamment stim. ∑
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MODIFICATIONS DE L’ECG
R
• ↓ espace R - R car ↑ FC
• ↓ espace PR (ou PQ)
• ↓ intervalle QT
J
T
P
Q
S
• ↑ initiale d'amplitude de l'onde R puis ↓
• ↑ amplitude onde P (surtout en D2, D3, aVF)
• sous -décalage « jonctionnel » du segment ST
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SOUS DECALAGE DU SEGMENT ST :
• Type « jonctionnel » (physiologique)
BASAL
ST Max.
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SOUS - DECALAGE DU SEGMENT ST :
• Type horizontal et/ou descendant (ischémique)
80 ms
REPOS
30W 3’
60W 1’
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MODIFICATIONS RESPIRATOIRES
↑↑↑ VO2 à toutes les étapes respiratoires :
• NIVEAU VENTILATOIRE :
↑↑↑ VE - débit respiratoire 6 200 l/min
↑↑↑ VT - volume courant 0,5 3,5 l
↑ FR - fréquence respiratoire 12 70/’
FIO2 étant immuable
FEO2 ± stable
proportionnalité VE - VO2
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DEBIT VENTILATOIRE A L’EFFORT
1
VE
l/min
80
2
3
4
5
1. accrochage
ventilatoire 60
2. installation
40
3. état stable
4. décrochage 20
ventilatoire
5. récupération
0
120 W x 12 ’
0
EM
12
t (min)
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MODIFICATIONS RESPIRATOIRES
• TRANSFERT ALVEOLO – CAPILLAIRE (1)
↓ temps de contact air - sang
MAIS :
différence P intra-Alv. O2 – P art. O2 et
P intra-Alv. CO2 – P art. CO2 ne varie pas car :
- importante réserve de temps pour
l'hématose et
- mise en jeu de nouveaux territoires
pulmonaires (apicaux)
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REPOS
RESERVE DE TEMPS POUR L’HEMATOSE
EXERCICE
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MODIFICATIONS RESPIRATOIRES
•
TRANSFERT ALVEOLO – CAPILLAIRE (2)
↑ de capacité de diffusion avec la puissance car :
↑↑↑ débit sanguin pulmonaire
↑↑↑↑ débit ventilatoire d’où
↑
rapport ventilation/perfusion
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DIFFERENCE ARTERIO - VEINEUSE (DAV)
↑↑ DAV :
CaO2 inchangé
sauf pour EM intenses et prolongés →
→ sudation → ↓ V. Plasm. → ↑ Ht
↓↓↓ CvO2 mais valeur plancher 2 à 4 Vol%
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CESSION D’OXYGENE EN PERIPHERIE (1)
↑↑↑ VO2 locale (muscles actifs)
VO2 locale = Q sang. loc. x (CaO2 - CvO2)
car
- ↑↑↑ Q sanguin local
-
↑↑ CaO2 - CvO2
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CESSION D’OXYGENE EN PERIPHERIE (2)
Facilitation de la libération d’O2 par Hb :
- ↑ T° loc.,
↓pH, ↑ PCO2 (effet Bohr)
- ↑ capillarisation musculaire
- ↑ densité mitochondriale intramusculaire
- ↑ activités enzymatiques
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ADAPTATION A L’EXERCICE MUSCULAIRE
MESURE DE LA VO2 Max. (1)
Rappel : VO2 Max. =
• quantité maximale d’O2 utilisable par l’organisme,
• conditionnant la performance physique,
• pour les exercices de plus de 2-3 min.
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MESURE DE LA VO2 Max. (2)
• 250 ml/min au repos
• environ 3 l/min à l’exercice maximal
• très grande variabilité inter - individuelle
• rapportée au poids corporel (ml/min/kg)
• 3,5 ml/min/kg au repos
• VO2 Max > 25 ml/min/kg
• maximum 20 - 30 ans : H 40 - 45, F 30 - 35 ml/min/kg
• exprimée en M.E.T. : Metabolic Equivalent of Task
1 M.E.T. = 3,5ml/min/kg
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MESURE DE LA VO2 Max. (3)
Mesure directe :
• déroulement selon le protocole de l’ECG d’effort
• exercice maximal par paliers progressifs de 2 - 3 min
• mesures VE, VO2, VCO2, QR par :
- analyseurs O2 et CO2
- pneumotachographe pour les débits
• monitorage et enregistrement de l'ECG
• profils FC et PA
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MESURE DE LA VO2 Max. (4)
Mesures facultatives :
• mesures des gaz du sang
• dosage de la lactatémie
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MESURE DE LA VO2 Max. (5)
Critères d'atteinte de la VO2 Max :
• FCMT atteinte (FCMT = 220- âge)
• épuisement
• stagnation VO2 malgré ↑ intensité exercice
• QR >1,1
(QR = VCO2/VO2)
• lactatémie > 8 mmol/l
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VO2 Max. a-t-elle été atteinte ?
VO2 l/min
3
2
1
0.250
Repos 30
60
90
120
150
W
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ADAPTATION A L’EXERCICE MUSCULAIRE
DETTE d’O2 et REMBOURSEMENT
VO2
l/min
dette
paiement
de la dette
2
1
0
120W x 15 min
EM
t (min)
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EFFETS DE L’ENTRAINEMENT (AEROBIE)
NIVEAU METABOLIQUE :
• mitochondries :
↑ nombre, ↑ volume, ↑ utilisation O2
• enzymes oxydatives : ↑
• oxydation des glucides : ↑ rapidité
• oxydation des graisses : ↑ rapidité & précocité
• lactates : ↑ dégradation, ↑ consommation,
↑ tolérance
recul du seuil
• typologie musculaire : ↑ fibres lentes oxydatives
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EFFETS DE L’ENTRAINEMENT (AEROBIE)
NIVEAU CARDIO - RESPIRATOIRE (1)
• Débit cardiaque maximal : ↑
• Fréquence cardiaque maximale : ↓
• Volume d'éjection systolique : ↑
• Extraction d'oxygène (DAV) : ↑
• Pression artérielle : PAS ↑, PAD ↓
…/…
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EFFETS DE L’ENTRAINEMENT (AEROBIE)
NIVEAU CARDIO - RESPIRATOIRE (2)
•
Anatomie du cœur :
↑ volume du VG, ↑ masse myocardique
• ↑ Capillarisation musculaire
• ↑ Débit sanguin des territoires actifs
• ↑ Débit respiratoire maximal (VE max)
• ↑ Consommation maximale d’O2 (VO2 max)
•
Meilleure utilisation des m. respiratoires.
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VO2 max. chez le sportif de haut niveau
VO2 max. ml/min/kg
100
90
80
70
60
50
40
0
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LE SURENTRAINEMENT
SIGNES FONCTIONNELS :
• ↓ des performances
• ↑ de la fatigabilité
• récupération plus lente
• troubles du sommeil
• perte de l'appétit perte de poids
• myalgies
• état dépressif
• palpitations
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LE SURENTRAINEMENT
SIGNES PHYSIQUES :
• ↑ FC au repos
• ↑ du temps de récupération de la FC repos
• anémie, carence en fer
• ↑ des enzymes musculaires
• ↓ des hormones : testostérone, cortisol
• ↓ de la lactatémie maximale
• modifications de l'ECG : - troubles du rythme
- troubles de la repolarisation
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